pwm-pwm控制模式什么意思

脉冲宽度调制PWM，是英文的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

航模中的控制信号大多是PWM信号，比如等舵机的控制都采用PWM方式。

发射机给接收机一串脉冲，比如基础脉宽是100ms，那么发射机的脉宽变大时，比如增大为150ms，那么接收机就控制舵机正向旋转，发射的脉宽减小时，比如减小为50ms，那么接收机就控制舵机逆向旋转。

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我百度空间有这样的图

仿真全部都有

AT89C51要用定时器软件模拟PWM。你可以使用STC的51单片机，内置PWM功能。

脉冲宽度调制脉冲宽度调制（PWM）是英文的缩写，简称脉宽调制。它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用于测量，通信，功率控制与变换等许多领域。一种模拟控制方式，根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。

脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有ON，要么完全无OFF。电压或电流源是以一种通ON或断OFF的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。

多数负载无论是电感性负载还是电容性负载需要的调制频率高于10Hz，通常调制频率为1kHz到200kHz之间。

许多微控制器内部都包含有PWM控制器。例如，公司的PIC16C67内含两个PWM控制器，每一个都可以选择接通时间和周期。占空比是接通时间与周期之比；调制频率为周期的倒数。执行PWM操作之前，这种微处理器要求在软件中完成以下工作：

设置提供调制方波的片上定时器计数器的周期

在PWM控制寄存器中设置接通时间

设置PWM输出的方向，这个输出是一个通用IO管脚

启动定时器

使能PWM控制器

PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。

对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。从模拟信号转向PWM可以极大地延长通信距离。在接收端，通过适当的RC或LC网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。

总之，PWM既经济、节约空间、抗噪性能强，是一种值得广大工程师在许多设计应用中使用的有效技术。

几种PWM控制方法

采样控制理论中有一个重要结论冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时其效果基本相同PWM控制技术就是以该结论为理论基础对半导体开关器件的导通和关断进行控制使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制既可改变逆变电路输出电压的大小也可改变输出频率

PWM控制的基本原理很早就已经提出但是受电力电子器件发展水平的制约在上世纪80年代以前一直未能实现直到进入上世纪80年代随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展PWM控制技术才真正得到应用随着电力电子技术微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法如现代控制理论非线性系统控制思想的应用PWM控制技术获得了空前的发展到目前为止已出现了多种PWM控制技术根据PWM控制技术的特点到目前为止主要有以下8类方法

1相电压控制PWM

11等脉宽PWM法1

装置在早期是采用控制技术来实现的其逆变器部分只能输出频率可调的方波电压而不能调压等脉宽PWM法正是为了克服PAM法的这个缺点发展而来的是PWM法中最为简单的一种它是把每一脉冲的宽度均相等的脉冲列作为PWM波通过改变脉冲列的周期可以调频改变脉冲的宽度或占空比可以调压采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化相对于PAM法该方法的优点是简化了电路结构提高了输入端的功率因数但同时也存在输出电压中除基波外还包含较大的谐波分量

12随机PWM

在上世纪70年代开始至上世纪80年代初由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿三极管载波频率一般不超过5kHz电机绕组的电磁噪音及谐波造成的振动引起了人们的为求得改善随机PWM方法应运而生其原理是随机改变开关频率使电机电磁噪音近似为限带白噪声在线性频率坐标系中各频率能量分布是均匀的尽管噪音的总分贝数未变但以固定开关频率为特征的有色噪音强度大大削弱正因为如此即使在已被广泛应用的今天对于载波频率必须限制在较低频率的场合随机PWM仍然有其特殊的价值另一方面则说明了消除机械和电磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作频率随机PWM技术正是提供了一个分析解决这种问题的全新思路。

法是一种比较成熟的目前使用较广泛的PWM法前面提到的采样控制理论中的一个重要结论冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时其效果基本相同法就是以该结论为理论基础用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即波形控制逆变电路中开关器件的通断使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值该方法的实现有以下几种方案

131等面积法

该方案实际上就是法原理的直接阐释用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波然后计算各脉冲的宽度和间隔并把这些数据存于微机中通过查表的方式生成PWM信号控制开关器件的通断以达到预期的目的由于此方法是以控制的基本原理为出发点可以准确地计算出各开关器件的通断时刻其所得的的波形很接近正弦波但其存在计算繁琐数据占用内存大不能实时控制的缺点

132硬件调制法

硬件调制法是为解决等面积法计算繁琐的缺点而提出的其原理就是把所希望的波形作为调制信号把接受调制的信号作为载波通过对载波的调制得到所期望的PWM波形通常采用等腰三角波作为载波当调制信号波为正弦波时所得到的就是波形其实现方法简单可以用模拟电路构成三角波载波和正弦调制波发生电路用比较器来确定它们的交点在交点时刻对开关器件的通断进行控制就可以生成波但是这种模拟电路结构复杂难以实现精确的控制

133软件生成法

由于微机技术的发展使得用软件生成波形变得比较容易因此软件生成法也就应运而生软件生成法其实就是用软件来实现调制的方法其有两种基本算法即自然采样法和规则采样法

自然采样法2

以正弦波为调制波等腰三角波为载波进行比较在两个波形的自然交点时刻控制开关器件的通断这就是自然采样法其优点是所得波形最接近正弦波但由于三角波与正弦波交点有任意性脉冲中心在一个周期内不等距从而脉宽表达式是一个超越方程计算繁琐难以实时控制

规则采样法3

规则采样法是一种应用较广的工程实用方法一般采用三角波作为载波其原理就是用三角波对正弦波进行采样得到阶梯波再以阶梯波与三角波的交点时刻控制开关器件的通断从而实现法当三角波只在其顶点或底点位置对正弦波进行采样时由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽在一个载波周期即采样周期内的位置是对称的这种方法称为对称规则采样当三角波既在其顶点又在底点时刻对正弦波进行采样时由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽在一个载波周期此时为采样周期的两倍内的位置一般并不对称这种方法称为非对称规则采样

规则采样法是对自然采样法的改进其主要优点就是是计算简单便于在线实时运算其中非对称规则采样法因阶数多而更接近正弦其缺点是直流电压利用率较低线性控制范围较小

以上两种方法均只适用于同步调制方式中

134低次谐波消去法2

低次谐波消去法是以消去PWM波形中某些主要的低次谐波为目的的方法其原理是对输出电压波形按傅氏级数展开表示为uωωt首先确定基波分量a1的值再令两个不同的an0就可以建立三个方程联立求解得a1a2及a3这样就可以消去两个频率的谐波

该方法虽然可以很好地消除所指定的低次谐波但是剩余未消去的较低次谐波的幅值可能会相当大而且同样存在计算复杂的缺点该方法同样只适用于同步调制方式中

14梯形波与三角波比较法2

前面所介绍的各种方法主要是以输出波形尽量接近正弦波为目的从而忽视了直流电压的利用率如法其直流电压利用率仅为866因此为了提高直流电压利用率提出了一种新的方法梯形波与三角波比较法该方法是采用梯形波作为调制信号三角波为载波且使两波幅值相等以两波的交点时刻控制开关器件的通断实现PWM控制

由于当梯形波幅值和三角波幅值相等时其所含的基波分量幅值已超过了三角波幅值从而可以有效地提高直流电压利用率但由于梯形波本身含有低次谐波所以输出波形中含有5次7次等低次谐波

2线电压控制PWM

前面所介绍的各种PWM控制方法用于三相逆变电路时都是对三相输出相电压分别进行控制的使其输出接近正弦波但是对于像三相异步电动机这样的三相无中线对称负载逆变器输出不必追求相电压接近正弦而可着眼于使线电压趋于正弦因此提出了线电压控制PWM主要有以下两种方法

21马鞍形波与三角波比较法

马鞍形波与三角波比较法也就是谐波注入PWM方式其原理是在正弦波中加入一定比例的三次谐波调制信号便呈现出马鞍形而且幅值明显降低于是在调制信号的幅值不超过载波幅值的情况下可以使基波幅值超过三角波幅值提高了直流电压利用率在三相无中线系统中由于三次谐波电流无通路所以三个线电压和线电流中均不含三次谐波4

除了可以注入三次谐波以外还可以注入其他3倍频于正弦波信号的其他波形这些信号都不会影响线

电压这是因为经过PWM调制后逆变电路输出的相电压也必然包含相应的3倍频于正弦波信号的谐波但在合成线电压时各相电压中的这些谐波将互相抵消从而使线电压仍为正弦波

22单元脉宽调制法5

因为三相对称线电压有0的关系所以某一线电压任何时刻都等于另外两个线电压负值之和现在把一个周期等分为6个区间每区间60°对于某一线电压例如Uuv半个周期两边60°区间用Uuv本身表示中间60°区间用表示当将Uvw和Uwu作同样处理时就可以得到三相线电压波形只有半周内两边60°区间的两种波形形状并且有正有负把这样的电压波形作为脉宽调制的参考信号载波仍用三角波并把各区间的曲线用直线近似实践表明这样做引起的误差不大完全可行就可以得到线电压的脉冲波形该波形是完全对称且规律性很强负半周是正半周相应脉冲列的反相因此只要半个周期两边60°区间的脉冲列一经确定线电压的调制脉冲波形就唯一地确定了这个脉冲并不是开关器件的驱动脉冲信号但由于已知三相线电压的脉冲工作模式就可以确定开关器件的驱动脉冲信号了。

该方法不仅能抑制较多的低次谐波还可减小开关损耗和加宽线性控制区同时还能带来用微机控制的方便但该方法只适用于异步电动机应用范围较小

3电流控制PWM

电流控制PWM的基本思想是把希望输出的电流波形作为指令信号把实际的电流波形作为反馈信号通过两者瞬时值的比较来决定各开关器件的通断使实际输出随指令信号的改变而改变其实现方案主要有以下3种

31滞环比较法4

这是一种带反馈的PWM控制方式即每相电流反馈回来与电流给定值经滞环比较器得出相应桥臂开关器件的开关状态使得实际电流跟踪给定电流的变化该方法的优点是电路简单动态性能好输出电压不含特定频率的谐波分量其缺点是开关频率不固定造成较为严重的噪音和其他方法相比在同一开关频率下输出电流中所含的谐波较多

32三角波比较法2

该方法与法中的三角波比较方式不同这里是把指令电流与实际输出电流进行比较求出偏差电流通过放大器放大后再和三角波进行比较产生PWM波此时开关频率一定因而克服了滞环比较法频率不固定的缺点但是这种方式电流响应不如滞环比较法快

33预测电流控制法6

预测电流控制是在每个调节周期开始时根据实际电流误差负载参数及其它负载变量来预测电流误差矢量趋势因此下一个调节周期由PWM产生的电压矢量必将减小所预测的误差该方法的优点是若给调节器除误差外更多的信息则可获得比较快速准确的响应目前这类调节器的局限性是响应速度及过程模型系数参数的准确性

4空间电压矢量控制PWM7

空间电压矢量控制也叫磁通正弦PWM法它以三相波形整体生成效果为前提以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的用逆变器不同的开关模式所产生的实际磁通去逼近基准圆磁通由它们的比较结果决定逆变器的开关形成PWM波形此法从电动机的角度出发把逆变器和电机看作一个整体以内切多边形逼近圆的方式进行控制使电机获得幅值恒定的圆形磁场正弦磁通

具体方法又分为磁通开环式和磁通闭环式磁通开环法用两个非零矢量和一个零矢量合成一个等效的电压矢量若采样时间足够小可合成任意电压矢量此法输出电压比正弦波调制时提高15谐波电流有效值之和接近最小磁通闭环式引

入磁通反馈控制磁通的大小和变化的速度在比较估算磁通和给定磁通后根据误差决定产生下一个电压矢量形成PWM波形这种方法克服了磁通开环法的不足解决了电机低速时定子电阻影响大的问题减小了电机的脉动和噪音但由于未引入转矩的调节系统性能没有得到根本性的改善

5矢量控制PWM8

矢量控制也称磁场定向控制其原理是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流及Ic通过三相二相变换等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1及Ib1再通过按转子磁场定向旋转变换等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1及It1Im1相当于直流电动机的励磁电流It1相当于与转矩成正比的电枢电流然后模仿对直流电动机的控制方法实现对交流电动机的控制其实质是将交流电动机等效为直流电动机分别对速度磁场两个分量进行独立控制通过控制转子磁链然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量经坐标变换实现正交或解耦控制

但是由于转子磁链难以准确观测以及矢量变换的复杂性使得实际控制效果往往难以达到理论分析的效果这是矢量控制技术在实践上的不足此外它必须直接或间接地得到转子磁链在空间上的位置才能实现定子电流解耦控制在这种矢量控制系统中需要配置转子位置或速度传感器这显然给许多应用场合带来不便

6直接转矩控制PWM8

年德国鲁尔大学教授首先提出直接转矩控制理论简称DTC直接转矩控制与矢量控制不同它不是通过控制电流磁链等量来间接控制转矩而是把转矩直接作为被控量来控制它也不需要解耦电机模型而是在静止的坐标系中计算电机磁通和转矩的实际值然后经磁链和转矩的控制产生PWM信号对逆变器的开关状态进行最佳控制从而在很大程度上解决了上述矢量控制的不足能方便地实现无速度传感器化有很快的转矩响应速度和很高的速度及转矩控制精度并以新颖的控制思想简洁明了的系统结构优良的动静态性能得到了迅速发展

但直接转矩控制也存在缺点如逆变器开关频率的提高有限制

7非线性控制PWM

单周控制法7又称积分复位控制简称IRC是一种新型非线性控制技术其基本思想是控制开关占空比在每个周期使开关变量的平均值与控制参考电压相等或成一定比例该技术同时具有调制和控制的双重性通过复位开关积分器触发电路比较器达到跟踪指令信号的目的单周控制器由控制器比较器积分器及时钟组成其中控制器可以是RS触发器其控制原理如图1所示图中K可以是任何物理开关也可是其它可转化为开关变量形式的抽象信号

单周控制在控制电路中不需要误差综合它能在一个周期内自动消除稳态瞬态误差使前一周期的误差不会带到下一周期虽然硬件电路较复杂但其克服了传统的PWM控制方法的不足适用于各种脉宽调制软开关逆变器具有反应快开关频率恒定鲁棒性强等优点此外单周控制还能优化系统响应减小畸变和抑制电源干扰是一种很有前途的控制方法

8谐振软开关PWM

传统的PWM逆变电路中电力电子开关器件硬开关的工作方式大的开关电压电流应力以及高的和限制了开关器件工作频率的提高而高频化是电力电子主要发展趋势之一它能使变换器体积减小重量减轻成本下降性能提高特别当开关频率在18kHz以上时噪声将已超过人类听觉范围使无噪声传动系统成为可能

谐振软开关PWM的基本思想是在常规PWM变换器拓扑的基础上附加一个谐振网络谐振网络一般由谐振电感谐振电容

和功率开关组成开关转换时谐振网络工作使电力电子器件在开关点上实现软开关过程谐振过程极短基本不影响PWM技术的实现从而既保持了PWM技术的特点又实现了软开关技术但由于谐振网络在电路中的存在必然会产生谐振损耗并使电路受固有问题的影响从而限制了该方法的应用

总结

PWM控制技术以其控制简单灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式也是人们研究的热点由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一

相关应用领域

PWM控制结束主要应用在电力电子技术行业具体讲包括风力发电、电机调速、直流供电等领域，由于其四象限变流的特点，可以反馈再生制动的能量，对于目前国家提出的节能减排具有积极意义。

1当第一次上升沿到达时IC1捕获1的值为当前计数值4，IC2不会捕获2保持不变，计数器复位从0开始计数。

2第一个下降沿到达时IC2捕获2的值为2表示脉冲宽度。当上升再次到达时1的值就表示脉冲周期了（注意：第一次上升沿捕获的是个随机值）。

2原理也讲过了，那么下面就是实战了

一、操作步骤：

①将我的源码从论坛里面下载下来

②用杜邦线将PB7和PC6连接起来

③将编译完成的hex文件下载到开发板

④打开串口调试助手波特率选

⑤按下开发板的复位键，OK那么你就能看到串口的打印信息。

⑥用杜邦线依次将PB7和PC7、PB7和PC8、PB7和PC9连接起来，看串口打印不同占空比和相同周期的信息。

二、主程序讲解：

①TIM3KHz的周期

这个计算相信大部分人应该没有问题原子哥也做过详细的讲解那么我在重复一遍

CPU主频是72MHZ这里将72MHZ主频72分频，那么就为1MHZ，所以计数器每加1那么就是代表增加1US，我这里设置的是999，因为正好是us，所以我设置的周期是us也就是1KHZ

②1

这个函数式设置PWM通道的占空比，因为周期是us所以我这里设置的是20的占空比，这个计算我就算教小白吧占空比我这里设置的是通道1也就是PC6的占空比。下面三个我就不讲了。

③TIM721

这个函数是PWM输入模式初始化，这个我设置的最大计数是，因为是16位的计数器当然最大也只能这么大了，后面的参数是设置捕捉频率的，我这里还设置为1MHz，这样为了好看实验现象。

④1

主程序那三个打印语句我就不讲了，这个都不会，那么你就该补补了。

三、四路PWM程序讲解：

①16psc

这个函数我不讲很多因为原子哥已经将的很清楚了，我就将几个注意的地方和大家说一下，

这个函数式定时器的全映射，将

TIM3定时器的引脚映射到了PC6PC7PC8PC9上了。

四、PWM输入捕捉程序讲解：

①16psc

这个函数我在源码里面已经注释的很清楚了，有几个点需要大家注意

②2FP2

这个是选择有效的输入端，我这里2FP2选择的PB7，注意：只有TI1FP1和TI2FP2连到了从模式控制器，所以PWM输入模式只能使用2信号。

这个是配置为PWM输入主从复位模式，就是每次输入端有效电平变化的时候定时器计数器就会硬件上置0

中断函数讲解

至于TIM4的中断函数很简单我就不多讲什么了，主要就是将捕捉到的周期和占空比记录下来。

注意：我提醒大家一下，我现在这个捕捉的周期的范围是us，如果你要捕捉的周期超出这个怎么办，我给大家一点建议①将捕获精度降低，也就是讲捕获频率降下来②这个就是用原子哥那种溢出计数的方法，但是这个有意思的是主从复位模式，每次复位也会产生更新中断，那么如果不加设置的话，可能这种方法是行不通的。但是我已经解决了，看手册介绍，解决的。哈哈，大家有兴趣的话，可以去试着解决，自己做的饭才是最香的。实在是想用第二种方法，但是又解决不了的，就可以回复，但是我想着还是自己解决的好。

说了这么多，有的人可能会提出疑问？那你给我们讲这些理论，你自己到底实现了没有？俗话说的好，有图有真相，没图说啥？那么好的上真相，不过是有误差的，但是我认为这个误差在接受范围内。